基于光学变换隐身斗篷的光线追迹

发布时间：2020-06-13 02:48

【摘要】：如何控制电磁波按照预定的路径传播是电磁学和光学领域人们非常感兴趣的课题,传统的对电磁波控制的做法是对自然界中现有的物质材料进行几何形状的改变来实现.自J.B.Pendry提出了广义坐标变换理论和转换介质理论后,人们从另一个方向考虑,将相关的研究推向了高潮,人们设计和模拟了具有各向异性和非均匀介质的电磁“隐身斗篷”.本文首先介绍了 J.B.Pendry提出的光学变换理论和转换介质理论,然后基于光学变换理论和转换介质理论设计和推导了二维圆形和三维球形隐身斗篷和相应的材料参数及色散关系,接着从Maxwell方程组出发对其进行变形处理,找到了光线运动与Hanilton运动方程的关系,最后设计了数值离散格式并通过求解相应的Hamilton运动方程数值模拟追踪了二维圆形和三维球形隐身斗篷的光线运动路径,实现了光线追迹和隐身现象.
【图文】：

物理空间和变换后虚拟空间的等价性，可以得到等效的介电常数ｅ和磁导率张量Ｍ邋，逡逑从而实现隐身．根据这种思想和做法，二维和三维的完美隐身斗篷被设计出来，如逡逑图１．１邋．随后，，Ｄ．邋Ｓｄｍｒｉｇ等研宄人员在实验中用简化的方法验证了这一想法，他们逡逑设计的装置可以将光线控制，等稳定后又可以使得光线按照原来的路径不受干扰的逡逑返回到来源的传播轨道上｜３］．逡逑１逡逑

员提出了时空斗篷的概念Ｕ８）．邋Ｌａｎｄｙ等研究人员在２０１３年设计了工作在微波频段逡逑的二维单向斗篷｜１９１，适用了光学变换的全参数设计，大大减小了对目标物体的散射，逡逑见图１．３．逡逑图１．３邋（ａ）二维单向斗篷实物图，（ｂ）数值仿真结果图，（ｃ）实验测试结果图逡逑在２０１３年，陈红胜等研究人员使用玻璃设计和制造了不连贯自然光下的大目标逡逑隐身１２５］，见图１．４邋．这种设计真正实现了可见光光频段肉眼可见的隐身效果，但是，逡逑这种设计的隐身斗篷选择观察的角度和方向是有限的，不能做到全方位全角度观察，逡逑只能在目标的正前方才能观察到隐身效果｜３２］．逡逑（ａ）逡逑逦逦逦邋ｒ￣ｒ邋－邋－？逡逑W ｔ邋ｉ遍！逡逑（ｂ）逡逑瞬＿＿＿逡逑图１．４邋（ａ）水栖射线斗篷示意图及金鱼被隐身照片，（ｂ）水栖射线斗篷示意图及猫被逡逑隐身照片逡逑３逡逑
【学位授予单位】：湘潭大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：O43;O441

【参考文献】

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本文编号：2710520